Поляризованный свет

Но после первых положительных результатов, другие космологи быстро приступили к тщательной работе по выявлению противоречий. В последние недели дебаты ученых велись о такой, казалось бы, обыденной вещи, как пыль.

«Наличие межзвездной пыли может сильно усложнить изучение Вселенной», - говорит Оливье Доре, астрофизик из Калифорнийского технологического института. Доре сравнивает пыль с туманом, который может запутать представление зрителя об удаленных объектах, находящихся за этого тумана.

Пыль не только заслоняет обзор на звезды и галактики, но также поляризует свет. Любой свет, отраженный от частицы пыли, перенаправляется. Беда в том, что не только пыль, но и гравитационные волны могут поляризовать свет подобными способами. И это вызывает беспокойство некоторых космологов.

"Исследования и измерения специалистов из Принстона по поляризации весьма значимы для нас, это действительно удивительное техническое достижение", - говорит Ллойд Нокс, космолог из Университета Калифорнии в Дэвисе, специалист по исследованиям поляризации света. Но он также добавляет, "их эксперименты не имеют достаточно сильной опоры для подробного наблюдения за нашей собственной галактикой."

Установленный в Антарктике телескоп, использовавшийся, как основной прибор для наблюдений, которые легли в основу мартовского открытия, определяет, насколько сильно микроволновый свет поляризован, но телескоп не может указать точное расстояние до источника света. Таким образом, астрономы не знают о том, как сильно галактическая пыль может поляризовать свет. Исследователи, участвующие в фоновой обработке изображений космической внегалактической поляризации, полагались на то, что информация, которую они могли бы получить в свои руки действительно достоверна. Это включало в себя доклад, сделанный в прошлом году исследователем из другого проекта под названием сотрудничество Планка. Спутник Планка отображающий все небо в пучине микроволнового света позволил космологам сделать наиболее точные определения, касающиеся возраста и состава Вселенной. Спутник также записал данные о поляризации света на более высоких частотах.

Но Рафаэль Флоугер, физик из Принстонского института перспективных исследований, на прошлой неделе пояснил в своей презентации в Принстоне, что команда из проекта сотрудничества Планка получила неверные данные. Анализ Флоугера, который опирается на данные из проекта Планка, показал, что возможно, исследователи недооценили то, насколько сильно пыль может поляризовать свет.

К сожалению, очень трудно понять, как большие скопления пыли влияют на результаты исследований. Однако ученые уже активно пользуются шестью теоретическими моделями того, как пыль влияет на поляризацию, в основном, это модели, извлеченные из старых данных других спутников.

Со школьной скамьи нас учили — превысить скорость света невозможно, и поэтому перемещение человека в космическом пространстве является большой неразрешимой проблемой (как долететь до ближайшей солнечной системы, если свет сможет преодолеть это расстояние только за несколько тысяч лет?). Возможно, американские ученые нашли способ летать на сверхскоростях, не только не обманув, но и следуя фундаментальным законам Альберта Эйнштейна. Во всяком случае так утверждает автор проекта двигателя деформации пространства Гарольд Уайт.

Мы в редакции сочли новость совершенно фантастической, поэтому сегодня, в преддверии Дня космонавтики, публикуем репортаж Константина Какаеса для журнала Popular Science о феноменальном проекте NASA, в случае успеха которого человек сможет отправиться за пределы Солнечной системы.

В сентябре 2012 года несколько сотен ученых, инженеров и космических энтузиастов собрались вместе для второй публичной встречи группы под названием 100 Year Starship. Группой руководит бывший астронавт Май Джемисон, и основана она DARPA. Цель конференции — «сделать возможным путешествие человека за пределы Солнечной системы к другим звездам в течение ближайших ста лет». Большинство участников конференции признают, что подвижки в пилотируемом изучении космического пространства слишком незначительны. Несмотря на миллиарды долларов, затраченных в последние несколько кварталов, космические агентства могут почти столько же, сколько могли в 1960-х. Собственно, 100 Year Starship созвана, чтобы все это исправить.

Но ближе к делу. Спустя несколько дней конференции ее участники дошли до самых фантастических тем: регенерация органов, проблема организованной религии на борту корабля и так далее. Одна из наиболее любопытных презентаций на собрании 100 Year Starship называлась «Механика деформационного поля 102», и провел ее Гарольд «Сонни» Уайт из NASA. Ветеран агентства, Уайт руководит продвинутой импульсной программой в космическом центре Джонсона (JSC). Вместе с пятью коллегами он создал «Дорожную карту космических двигательных систем», которая озвучивает цели NASA в ближайших космических путешествиях. На плане перечисляются все виды двигательных проектов: от усовершенствованных химических ракет до далеко идущих разработок, вроде антиматерии или ядерных машин. Но область исследований Уайта самая футуристичная из всех: она касается двигателя деформации пространства.

так обычно изображают пузырь Алькубьерре

Согласно плану, такой двигатель обеспечит перемещения в пространстве со скоростью, превышающей скорость света. Общепризнанно, что это невозможно, поскольку является явным нарушением теории относительности Эйнштейна. Но Уайт утверждает обратное. В качестве подтверждения своих слов он апеллирует к так называемым пузырям Алькубьерре (уравнения, выходящие из теории Эйнштейна, согласно которым тело в космическом пространстве способно достигать сверхсветовых скоростей, в отличие от тела в нормальных условиях). В презентации он рассказал, как недавно сумел добиться теоретических результатов, которые напрямую ведут к созданию реального двигателя деформации пространства.

Понятно, что звучит это все совершенно фантастически: подобные разработки — это настоящая революция, которая развяжет руки всем астрофизикам мира. Вместо того, чтобы тратить 75 тысяч лет на путешествие к Альфа-Центавре, ближайшей к нашей звездной системе, астронавты на корабле с таким двигателем смогут совершить это путешествие за пару недель.

В свете закрытия программы запуска шаттлов и все возрастающей роли частных полетов к околоземной орбите NASA заявляет, что переориентируется на далекоидущие, намного более смелые планы, выходящие далеко за рамки путешествий на Луну. Достичь этих целей можно только с помощью развития новых двигательных систем — чем быстрее, тем лучше. Несколько дней спустя после конференции глава NASA Чарльз Болден, повторил слова Уайта: «Мы хотим перемещаться быстрее скорости света и без остановок на Марсе».

ОТКУДА МЫ ЗНАЕМ ПРО ЭТОТ ДВИГАТЕЛЬ

Первое популярное использование выражения «двигатель деформации пространства» датируется 1966 годом, когда Джен Родденберри выпустил «Звездный путь». Следующие 30 лет этот двигатель существовал только как часть этого фантастического сериала. Физик по имени Мигель Алькубьерре посмотрел один из эпизодов этого сериала как раз в тот момент, когда трудился над докторской в области общей теории относительности и задавался вопросом, возможно ли создание двигателя деформации пространства в реальности. В 1994 году он опубликовал документ, излагающий эту позицию.

Алькубьерре представил в космосе пузырь. В передней части пузыря время-пространство сокращается, а в задней — расширяется (как было при Большом взрыве, по мнению физиков). Деформация заставит корабль гладко скользить в космическом пространстве, как если бы он серфил на волне, несмотря на окружающий шум. В принципе деформированный пузырь может двигаться сколько угодно быстро; ограничения в скорости света, по теории Эйнштейна, распространяются только в контексте пространства-времени, но не в таких искажениях пространства-времени. Внутри пузыря, как предполагал Алькубьерре, пространство-время не изменится, а космическим путешественникам не будет нанесено никакого вреда.

Уравнения Эйнштейна в общей теории относительности сложно решить в одном направлении, выясняя, как материя искривляет пространство, но это осуществимо. Используя их, Алькубьерре определил, что распределение материи есть необходимое условие для создания деформированного пузыря. Проблема только в том, что решения приводили к неопределенной форме материи под названием отрицательная энергия.

Говоря простым языком, гравитация — это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект вне зависимости от его размеров оказывает некоторую силу притяжения на окружающую материю. По мнению Эйнштейна, эта сила является искривлением пространства-времени. Отрицательная энергия, однако, гравитационно отрицательна, то есть отталкивающа. Вместо того чтобы соединять время и пространство, отрицательная энергия отталкивает и разобщает их. Грубо говоря, чтобы такая модель работала, Алькубьерре необходима отрицательная энергия, чтобы расширять пространство-время позади корабля.

Слабое место модели Алькубьерре в том, что для ее осуществления требуется огромное количество отрицательной энергии.

Несмотря на то, что никто и никогда особенно не измерял отрицательную энергию, согласно квантовой механике, она существует, а ученые научились создавать ее в лабораторных условиях. Один из способов ее воссоздания — через Казимиров эффект: две параллельно проводящие пластины, расположенные близко друг к другу, создают некоторое количество отрицательной энергии. Слабое место модели Алькубьерре в том, что для ее осуществления требуется огромное количество отрицательной энергии, на несколько порядков выше, чем, по оценкам ученых, ее можно произвести.

Уайт говорит, что он нашел, как пойти в обход этого ограничения. В компьютерном симуляторе Уайт изменил геометрию деформационного поля так, что в теории он мог бы производить деформированный пузырь, используя в миллионы раз меньше отрицательной энергии, чем требовалось по оценкам Алькубьерра, и, возможно, достаточно мало, чтобы космический корабль мог нести средства его производства. «Открытия, — говорит Уайт, — меняют метод Алькубьерре с непрактичного на вполне правдоподобный».

РЕПОРТАЖ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ УАЙТА

Космический центр Джонсона расположился рядом с лагунами Хьюстона, откуда открывается путь к заливу Гальвестон. Центр немного напоминает пригородный кампус колледжа, только направленный на подготовку астронавтов. В день моего посещения Уайт встречает меня в здании 15, многоэтажном лабиринте коридоров, офисов и лабораторий, в которых проводятся испытания двигателя. На Уайте рубашка поло с эмблемой Eagleworks (так он называет свои эксперименты по созданию двигателя), на которой вышит орел, парящий над футуристическим космическим кораблем.

Уайт начинал свою карьеру с работы инженером — проводил исследования в составе роботической группы. Со временем он взял на себя командование всем крылом, занимающимся роботами на МКС, одновременно заканчивая писать докторскую в области физики плазмы. Только в 2009-м он сменил свои интересы на изучение движения, и эта тема захватила его настолько, что стала основной причиной, по которой он отправился работать на NASA.

«Он довольно необычный человек, — говорит его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий отделение двигательных систем. — Он совершенно точно большой фантазер, но одновременно и талантливый инженер. Он умеет превращать свои фантазии в реальный инженерный продукт». Примерно в то же время, когда он присоединился к NASA, Уайт попросил разрешения открыть собственную лабораторию, посвященную продвинутым двигательным системам. Он сам и придумал название Eagleworks и даже попросил NASA создать логотип для его специализации. Тогда и началась эта работа.

Приспособление внешне похоже на огромный красный бархатный пончик с проводами, плотно оплетающими сердцевину.

Уайт ведет меня к своему офису, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне, а после ведет вниз к Eagleworks. На ходу он рассказывает мне про свою просьбу открыть лабораторию и называет это «долгим трудным процессом поиска продвинутого движения, чтобы помочь человеку исследовать космос».

Уайт демонстрирует мне объект и показывает его центральную функцию — нечто, что он называет «квантовый вакуумный плазменный двигатель» (QVPT). Это приспособление внешне похоже на огромный красный бархатный пончик с проводами, плотно оплетающими сердцевину. Это одна из двух инициатив Eagleworks (вторая — деформационный двигатель). Еще это секретная разработка. Когда я спрашиваю, что это, Уайт отвечает, что может сказать только, что эта технология даже круче, чем деформационный двигатель). Согласно отчету NASA за 2011 год, написанному Уайтом, аппарат использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива, а значит, космический корабль, приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

Двигатель использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива,а значит, космический корабль,приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

Когда девайс работает, система Уайта выглядит кинематографически идеально: цвет лазера красный, и два луча скрещены, как сабли. Внутри кольца находятся четыре керамических конденсатора, сделанных из титаната бария, который Уайт заряжает до 23 тысяч вольт. Уайт провел последние два с половиной года, разрабатывая эксперимент, и он говорит, что конденсаторы демонстрируют огромную потенциальную энергию. Однако, когда я спрашиваю, как создать отрицательную энергию, необходимую для деформированного пространства-времени, он уклоняется от ответа. Он объясняет, что подписал соглашение о неразглашении, и потому не может раскрывать подробности. Я спрашиваю, с кем он заключал эти соглашения. Он говорит: «С людьми. Они приходят и хотят поговорить. Больше подробностей я вам сообщить не могу».

ПРОТИВНИКИ ИДЕИ ДВИГАТЕЛЯ

Пока что теория деформированного путешествия довольно интуитивна — деформация времени и пространства, чтобы создать движущийся пузырь, — и в ней есть несколько значительных недостатков. Даже если Уайт значительно уменьшит количество отрицательной энергии, запрашиваемой Алькубьерре, ее все равно потребуется больше, чем способны произвести ученые, заявляет Лоуренс Форд, физик-теоретик в университете Тафтс, за последние 30 лет написавший множество статей на тему отрицательной энергии. Форд и другие физики заявляют, что есть фундаментальные физические ограничения, причем дело не столько в инженерных несовершенствах, сколько в том, что такое количество отрицательной энергии не может существовать в одном месте длительное время.

Другая сложность: для создания деформационного шара, который двигается быстрее света, ученым потребуется произвести отрицательную энергию вокруг космического корабля и в том числе над ним. Уайт не считает, что это проблема; он весьма туманно отвечает, что двигатель, скорее всего, будет работать благодаря некоему имеющемуся «аппарату, который создает необходимые условия». Однако создание этих условий перед кораблем будет означать обеспечение постоянной поставки отрицательной энергии, перемещаемой быстрей скорости света, что снова противоречит общей теории относительности.

У дирекции есть какой-то особенный интерес в том, чтобы Уайт продолжал свою работу; это одна из тех теоретических концепций, в случае успехов которых игра меняется полностью.

Наконец, двигатель деформации пространства ставит концептуальный вопрос. В общей теории относительности путешествие на сверхсветовой скорости эквивалентно путешествию во времени. Если такой двигатель реален, Уайт создает машину времени.

Эти препятствия рождают некоторые серьезные сомнения. «Не думаю, что известная нам физика и ее законы позволяют допустить, что он чего-то добьется своими экспериментами», — говорит Кен Олум, физик из университета Тафтс, который также участвовал в дебатах насчет экзотического движения на собрании «100-летия звездного корабля». Ноа Грэхам, физик из колледжа Миддлбёри, читавший две работы Уайта по моей просьбе, написал мне e-mail: «Не вижу ценных научных доказательств, помимо отсылок к его предыдущим работам».

Алькубьерре, ныне физик в Национальном автономном университете Мексики, и сам высказывает сомнение. «Даже если я стою на космическом корабле и у меня есть в наличии отрицательная энергия, мне ни за что не поместить ее туда, куда требуется, — говорит он мне по телефону из своего дома в Мехико. — Нет, идея-то волшебная, мне нравится, я же ее сам и написал. Но в ней есть пара серьезных недостатков, которые я уже сейчас, с годами, вижу, и я не знаю ни единого способа их исправить».

БУДУЩЕЕ СВЕРХСКОРОСТЕЙ

Слева от главных ворот Джонсонского научного центра лежит на боку ракета «Сатурн-В», ее ступени разъединены для демонстрации внутреннего содержимого. Он гигантский — размер одного из множества двигателей равен размеру маленького автомобиля, а сама ракета на пару футов длиннее, чем футбольное поле. Это, конечно, вполне красноречивое свидетельство особенностей космического плавания. Кроме того, ей 40 лет, и время, которое она представляет — когда NASA было частью огромного национального плана по отправлению человека не Луну, — давно прошло. Сегодня JSC — это просто место, которое когда-то было великим, но с тех пор покинуло космический авангард.

Прорыв в движении может означать новую эру для JSC и NASA, и в какой-то степени часть этой эры начинается уже сейчас. Зонд Dawn («Рассвет»), запущенный в 2007-м, изучает кольцо астероидов при помощи ионных двигателей. В 2010-м японцы ввели в эксплуатацию «Икар», первый межпланетный звездный корабль, приводимый в движение солнечным парусом, еще один вид экспериментального движения. И в 2016-м ученые планируют испытать VASMIR, систему, работающую на плазме, сделанную специально для высокой двигательной тяги в ISS. Но когда эти системы, возможно, доставят астронавтов на Марс, они все еще не будут способны забросить их за пределы Солнечной системы. Чтобы добиться этого, по словам Уайта, NASA потребуется пойти на более рискованные проекты.

Деформационный двигатель — возможно, самое притянутое за уши из насовских усилий по созданию проектов движения. Научное сообщество заявляет, что Уайт не может создать его. Эксперты заявляют, что он работает против законов природы и физики. Несмотря на это, за проектом стоит NASA. «Его субсидируют не на том высоком государственном уровне, на котором должны были бы, — говорит Апплуайт. — Я думаю, что у дирекции есть какой-то особенный интерес в том, чтобы он продолжал свою работу; это одна из тех теоретических концепций, в случае успехов которых игра меняется полностью».

В январе Уайт собрал свой деформационный интерферометр и двинулся к следующей цели. Eagleworks перерос собственный дом. Новая лаборатория больше и, как он заявляет с энтузиазмом, «сейсмически изолирована», имея в виду, что он защищен от колебаний. Но, возможно, лучшее в новой лаборатории (и самое впечатляющее) — то, что NASA создало Уайту такие же условия, что были у Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луне. Что ж, посмотрим.

Распространение света в вакууме космоса

Древние не мыслили себе мироздания без эфира. И не только древние. Вплоть до создания А. Эйнштейном специальной теории относительности (СТО) в 1905 г. считалось, что пространство между атомами заполняет эфир. Вопросом о том, каков на самом деле эфир, в ту пору не задавались. Считалось, что эфир обладает упругостью и в нём могут распространяться волны

Исходя из такого представления об эфире, Максвелл смог найти законы электромагнитного поля. Законы, открытые Максвеллом, позволили предсказать многие неизвестные до того явления и закономерности. Так, существование электромагнитных волн сперва было предсказано исходя из законов Максвелла и только позже экспериментально открыто Г. Герцем. Максвелл показал, что "свет есть электромагнитное возмущение" и распространяется в пространстве в виде поперечных волн, а скорость любых других электромагнитных волн равна скорости света.

Уравнения Максвелла имели чёткий физический смысл: электромагнитные волны есть волны в среде. После изгнания А. Эйнштейном эфира из мирового пространства уравнения Максвелла утратили физический смысл - волны нужно было понимать как волны в пустоте. Процесс обучения физике стал затруднительным - невозможно стало объяснить, откуда взялись уравнения Максвелла и что это за волны, которые могут распространяться в пустоте.

Справедливости ради следует отметить, что А. Эйнштейн никогда не был уверен, правильно ли он поступил, изгнав из физики эфир. Так, в речи, произнесенной им 5 мая 1920 г. в Лейденском университете (через 15 лет после создания СТО и через 4 года после создания общей теории относительности - ОТО), Эйнштейн говорит: "…общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами, таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно общей теории относительности пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова".

И позже ещё не раз Эйнштейн возвращался к мысли о необходимости эфира. Однако с течением времени сомнения Эйнштейна относительно существования эфира забылись. В головах у обывателей и, что хуже всего, в головах у физиков эти две взаимно исключающие теории (СТО и ОТО) смешались и осталось в сознании только одно табу "Эфира нет!". И даже слово "эфир" стало считаться неприличным. Но от эфира в физике избавиться трудно - выгнали в дверь, лезет в окно. Поэтому это надоедливое создание стыдливо назвали "физический вакуум". А поскольку название длинное и неуклюжее, то прижилось название "вакуум".

Чтобы подтвердить сказанное, приведу фрагмент лекции по физике, подготовленной для абитуриентов центром довузовской подготовки Томского политехнического университета:

"Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел в рассмотрение ток смещения . Этот термин имеет смысл в таких веществах, как, например, диэлектрики. Там смещаются заряды под действием электрического поля. Но в вакууме зарядов нет - там смещаться нечему, а магнитное поле есть. То есть название Максвелла "ток смещения" - не совсем удачное…" (см. http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%FD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EC%E0%E3%ED%E5%F2%E8%E7%EC/07-2.htm).

Этот фрагмент есть образец того, как учить мыслить неправильно . Ток смещения образуется связанными зарядами (диполями), которые в электрическом поле ориентируются соответствующим образом (рис. 1).

Если между обкладками конденсатора помещён диэлектрик, то в нём есть связанные заряды. Образуется ток смещения и конденсатор будет работоспособен (рис. 2)

Рис. 2

Если между обкладками конденсатора мы не видим диэлектрика, но конденсатор всё же работоспособен, то следует задаться вопросом "что там за невидимые связанные заряды ?", а не ограничиваться замечанием "название Максвелла "ток смещения " - не совсем удачное".

Отказ от эфира был в значительной мере обусловлен результатами опытов Майкельсона-Морли, проводившимися с 1881 по 1905 годы. Предполагалось, что если есть эфир, то скорость света должна зависеть от направления движения Земли относительно эфира (30 км/с - орбитальная скорость Земли). Результат опытов был не нулевой, но он был на порядок меньше, чем ожидалось, и его сочли нулевым. Это означало, что эфира нет. На самом деле результат был ещё хуже, так как следовало учитывать не только вращение Земли вокруг Солнца, но и скорость вращения Солнечной системы вокруг Галактического центра (не менее 200 км/с). И только в настоящее время установили, что при правильной обработке результатов опыта с учётом особенностей его проведения, была бы получена скорость движения сквозь эфир порядка 220 км/с. Особенность же проведения опыта состояла в том, что измерялась усреднённая скорость света (луч идёт от А к В, а затем обратно от В к А). В этом случае эффекты от движения сквозь эфир в значительной степени взаимно уничтожаться, хотя и не до полного нуля. В последующих опытах, которые начиная с 1977 года регулярно стали проводиться физическими лабораториями разных стран - США (Б. Кори, Д. Уилкинсон, Дж. Смит и др. Эксперименты по анизотропии фонового излучения.), Венгрия, СССР, Германия, Австралия - всегда измерялась однонаправленная скорость света (т.е. только от А к В). И результаты всегда получались в пределах 200-300 км/с А после того, как был открыт реликтовый фон, была измерена скорость движения относительно реликтового фона Местной группы галактик, в которую входит наша Галактика вместе с Солнцем и Землёй. Скорость оказалась равной около 600 км/с ().

Таким образом, сейчас уже основной аргумент за отказ от эфира отпал. Но тут вступил в действие "человеческий фактор". Дальше цитирую, потому что лучше, чем сказано, не скажешь:

"Предельно ясно, просто по-человечески понятно, что попытка переосмысления невероятно сложной, многокомпонентной структуры физики 20-го столетия является чудовищно сложной задачей, настолько сложной, что она способна деморализовать не только отдельных исследователей, но и сплоченный коллектив единомышленников, т.е. любую научную школу. Сотни экспериментов, теорий, университетских кафедр, Нобелевских премий, километры печатной продукции, невиданные успехи физических наук вообще и - атомной физики, в частности... No comments!" !(А.Л. Шаляпин, В.И. Стукалов Введение в классическую электродинамику и атомную физику, 2006, с. 290) .

И в силу человеческого фактора "правильные" физики, взращённые на СТО и ОТО, продолжают отрицать эфир.

Но есть ещё целая армия физиков, не разделяющих "правильные" взгляды приверженцев теории относительности. Они, каждый со своих позиций, пытаются объяснить структуру вакуума. Разрабатываются модели жидкого, газообразного, квазитвёрдого эфира, а в последнее время даже появилась модель запрограммированного эфира (чувствуется, что вступает в игру молодое поколение, воспитанное на компьютерных технологиях!). Большинство моделей эфира недостаточно разработаны и носят в основном описательный характер. А если и разработаны, то лишь фрагментарно.

Среди публикаций о структуре эфира я для себя выделила книгу А.В. Рыкова "Вакуум и вещество Вселенной, Москва, 2010". Однозначную оценку целиком всей книге я дать затрудняюсь. Из многочисленных вопросов, рассмотренных в ней с разной степенью тщательности, я бы выделила три основных: структура вакуума, электромагнитные явления в вакууме, гравитация и инерция. В разделе "гравитация и инерция" я не всё, предложенное автором, приняла безоговорочно. Но сейчас речь не об этом разделе, а о темах "структура вакуума" и "электромагнитные явления в вакууме". Так вот эти темы сделаны автором и тщательно и убедительно. Поэтому я и решила о них рассказать.

Во-первых, известно, что при облучении вакуума энергичными гамма-квантами из него могут быть выбиты пары масс двух частиц - электрона и позитрона (рис. 3).

Рождение электрон-позитронных пар гамма-квантами впервые наблюдали Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1933 году, а также Патрик Блэкетт, получивший в 1948 за это и другие открытия Нобелевскую премию по физике. Из этого опытного факта неизбежно следует вывод, что и до облучения вакуума гамма-квантами электромагнитная структура вакуума существовала и, разумеется, существует во Вселенной вечно. Ибо из пустоты выбить ничего нельзя даже энергичными гамма-квантами.

Во-вторых, известно, что конденсатор без прокладки, помещённый в глубокий вакуум, остаётся работоспособным. Значит вакуум заполнен диполями, То есть в вакууме находятся в связанном состоянии электрические заряды (+) и (-) всех известных частиц и античастиц. Потому что только связанные заряды, способны создавать токи смещения, которые и делают конденсатор работоспособным.

Вследствие поляризации диполей, заряды, заполняющие вакуум, выстроятся в кубическую кристаллическую решётку (рис. 4).

Рис. 4
Из многочисленных наблюдений следует, что диполи в вакууме ведут себя не только как электронейтральные, но и как безмассовые. Например, они не вызывают торможения материальных тел при их движении сквозь эфир. Электронейтральность диполей понятна - заряды (+) и (-) компенсируют друг друга. Но почему диполи безмассовые? Ведь до образования диполя электрон и позитрон имели одинаковые и совсем не нулевые массы. Для ответа на этот вопрос автор вводит гипотезу о магнитных вихрях зарядов:

Структура среды не ограничивается "решеткой" с зарядами (+) и (-) в ее узлах. Каждый заряд тащит за собой свой магнитный вихрь. Вихри зарядов (+) и (-) имеют противоположные направления и потому при образовании диполя компенсируют друг друга друга как показано на рис. 5. При разрыве гамма-квантом дипольной связи часть потока магнитной индукции каждой частицы реализуется как масса этой частицы. Поэтому и говорят, что гамма-квант выбивает пары масс двух частиц - электрона и позитрона.

Освободившийся электрон может существовать сколько угодно долго. Максимальное же время существования позитрона составляет 0,2 секунды (установлено экспериментальными исследованиями). Затем он снова аннигилирует с другим электроном, образуя диполь. Массы антивещества идут на строительство вещества, например, нейтрона из двух масс позитрона и антипротона. Поэтому в реальности антивещество никогда не наблюдается.

К вопросу о магнитных вихрях. Идея А.В. Рыкова о магнитных вихрях зарядов мне показалась особенно эвристической. По большому счёту, что такое электрический заряд мы тоже не знаем. Но, по крайней мере, можно догадываться, где он находится. Но магнитное поле тока! Цепь разомкнута - поля нет. Замкнули цепь - и вокруг проводника возникло круговое магнитное поле (рис.6). Откуда? Разомкнули - и оно мгновенно спряталось. Куда?!

И ведь электроны дрейфуют по проводнику с черепашьей скоростью - около 2 мм/с. Именно так. А то, что электрический ток распространяется со скоростью света, так это с такой скоростью электроны подталкивают друг друга кулоновским полем. И вот этот черепаший дрейф электронов способен создать могучее магнитное поле. Кто однажды видел, как заводской электромагнит (рис. 7 - справа) шутя поднимает в воздух стотонную болванку, тот не сочтёт это преувеличением. Гипотеза о магнитных вихрях позволяет, по крайней мере, догадываться, откуда поле появляется и куда оно прячется. А то, что в деталях этот процесс неизвестен, не беда. Молодые исследователи раскопают! Было бы положено начало.

Чтобы определить свойства решётки вакуума был использован экспериментально установленный факт - минимальная энергия гамма-кванта (красная граница), приводящая к выбиванию пары масс электрона и позитрона, равна 1,022МэВ. Приравняв эту энергию работе по разрыву дипольной связи, автор определил параметры решётки - длину стороны решётки r e = 1.3987631·10 -15 м (это в 37832 раз меньше радиуса атома водорода) и предельную её деформацию накануне разрыва Δr e = 1.020726744·10 -17 м.

Сам механизм разрыва выглядит так. Гамма-квант, пролетающий рядом с электроном (свободным или связанным в атоме) вызывает высокочастотные колебания электрона. Колебания электрона передаются согласно закону Кулона зарядам среды - положительные заряды к электрону притягиваются, отрицательные отталкиваются. На рисунке 8 приведен условный механизм возбуждения и распространения электромагнитной волны в кристаллической решётке вакуума.

Крупный черный кружок - электрон, маленький красный кружок - центр колебаний электрона, красная горизонтальная линия - направление распространения волны, чёрные кружки - заряды (-), светлые кружки -заряды (+). Амплитуда колебаний связанных зарядов - Δr, расстояние между зарядами - r e .

Замечание 1 . Разумеется, расстояния на рисунке искажены, на самом деле Δr

Если энергия гамма-кванта равна 1,022МэВ, то при некоторой амплитуде Δr e создадутся условия для разрыва связи в диполе и превращения энергии гамма-кванта в пару масс "электрон- позитрон". На опыте превращение всегда происходит в непосредственном присутствии посторонней частицы (электрона, любого атома). Принято считать, что это потому так, что гамма-квант должен отдать свой импульс посторонней частице. В данном случае даётся другое объяснение - присутствие электрона (свободного или связанного в атоме) необходимо для того, чтобы гамма-квант за счёт своей энергии вызвал колебания электрона, а тот уже своим кулоновским полем воздействует на заряды диполя.

Замечание 2. Посмотреть, какие выкладки были сделаны автором для получения параметров решётки вакуума, можно в http://red-shift.info , глава 5. Там размещён соответствующий фрагмент книги А.В. Рыкова "Вакуум и вещество Вселенной", адаптированный для чтения вне контекста книги.

Есть один признак правильности гипотезы - из неё, как из рога изобилия, начинают сыпаться следствия, совпадающие с наблюдениями и результатами опытов. Вот и у меня, пока я знакомилась с теорией Рыкова, возникла догадка о том, что представляет собой фотон. Вообще-то известно, что атом излучает фотон, когда электрон с более высокой орбиты перескакивает на более низкую. Но я нигде не встречала детального описания механизма этого явления. И нигде не встречала чёткого определения понятия "фотон". Вот, например, определение фотона из Википедии:

"Фотон - элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле - света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю."

А теперь посмотрим, как можно определить фотон, исходя из теории Рыкова. На рис. 9 показан скачёк электрона с уровня А на уровень С. Ситуация отличается от ситуации, показанной на рис. 8, только тем, что электрон не совершает колебаний. Пока электрон проходит путь АВ, образуется первая полуволна. Когда электрон проходит путь ВС, образуется вторая полуволна. И всё. Образовавшаяся волна пойдёт по направлению красной стрелки. Значит, фотон - это единичная электромагнитная волна (ЭМВ) .

Теперь давайте сравним с определением из Википедии.

• 1. Фотон это элементарная частица. Неправильно. Фотон это единичная волна.
• 2. Фотон это квант электромагнитного излучения. Фотон, это порция излучения.
• 3. Фотон это безмассовая частица. Разумеется безмассовая, поскольку это волна.
• 4. Фотон способен существовать только двигаясь со скоростью света. Конечно, это ведь ЭМВ.
• 5. Электрический заряд фотона также равен нулю. Естественно, он же волна!

Заряды, заполняющие вакуум, выстраиваются в кубическую кристаллическую решётку. Но кубическая решётка обладает анизотропностью по отношению к распространению света - скорость света должна зависеть от направления распространения с помощью зарядов куба. Однако при распространении света анизотропность никогда не наблюдается. Не послужит ли это неопровержимым аргументом против теории Рыкова? Оказывается, нет. В реальных условиях, происходящих во Вселенной, возможно поддержание только ближнего порядка в кристаллической структуре - на несколько десятков ячеек. Дальше порядок будет нарушен вкраплёнными массами и другими случайными воздействиями. Длина волны гамма-кванта красной границы равна λ=1.2043666·10 -12 м. Длина стороны решётки r e = 1.3987631·10 -15 м. Таким образом, длина волны λ охватывает 861 расстояний в решетке среды. Строение вакуума на расстояниях, равных 861 единиц длины стороны куба, становится изотропным, безразличным к направлению распространения света.

Важно подчеркнуть, что электромагнитная волна не образована зарядом одного знака, а составлена из элементарных зарядов противоположных знаков и их смещений. Если этого не учитывать, то может сложиться неверное представление, что волна возмущения образуется постепенным ростом или уменьшением смещений заряда одного знака. Иными словами, каждая пара зарядов на пути распространения возмущения проходит процесс от минимального до максимального смещения, задаваемого энергией или частотой электромагнитной волны. Электромагнитное явление связано именно с чередованием зарядов разного знака. Распространение ЭМВ описывается уравнениями Максвелла. Ток смещения, входящий в уравнения Максвелла, является обязательным для связи амплитуд электрической и магнитной напряжённостей в световой волне. Он образуется смещением элементарных зарядов (+) или (-) в направлении перпендикулярном направлению распространения волны. Носителями света могут быть только электрические заряды.

Авторство, источник и публикация: 1. Подготовлено проектом "Астрогалактика" 2. Публикация проекта, 02 - 08 - 27 июля - 13 августа 2011 года 3. Автор статьи Л.М. Топтунова для проекта "Астрогалактика"